Os astrônomos descobriram raios gama fluindo da vizinhança do buraco negro supermassivo no coração da galáxia M87. Um instrumento especial chamado H.E.S.S., localizado na Namíbia, pode detectar quando esses raios atingem nossa atmosfera e rastrear a fonte. Os astrônomos determinaram que uma região não muito maior que o nosso Sistema Solar ao redor do buraco negro é responsável por esse derramamento de raios gama; o buraco negro está agindo como um acelerador de partículas cósmico.
Uma equipe internacional de astrofísicos da H.E.S.S. A colaboração anunciou a descoberta de variabilidade de curto prazo no fluxo de raios gama de energia muito alta (VHE) da galáxia de rádio M 87. Na Namíbia, a colaboração construiu e opera um sistema de detecção, conhecido como telescópios Cherenkov, que permite que esses raios gama sejam detectados no nível do solo (consulte as notas). Apontando esse sistema para uma galáxia próxima, M 87, a equipe detectou raios gama VHE nos últimos quatro anos. A verdadeira surpresa é, no entanto, que a intensidade da emissão mude drasticamente dentro de alguns dias.
A gigante galáxia de rádio M 87
Essa galáxia, localizada a 50 milhões de anos-luz de distância na constelação de Virgem, abriga um buraco negro supermassivo de 3 mil milhões de massas solares, do qual emana um jato de partículas e campos magnéticos. No entanto, diferentemente das fontes extragaláticas observadas anteriormente dos raios gama VHE - conhecidas como Blazars - o jato no M 87 não está apontando para a Terra, mas é visto em um ângulo de cerca de 30 °. Em Blazars, acredita-se que os raios gama sejam emitidos no jato, colimados na direção do jato e aumentados em sua energia e intensidade pelo movimento relativístico das partículas do jato. M 87, portanto, representa um novo tipo de fonte de raios gama extragaláctica.
Uma primeira indicação da emissão de raios gama VHE do M 87 foi vista em 1998 com os telescópios HEGRA Cherenkov (uma das experiências precursoras do H.E.S.S.). Com o H.E.S.S. resultados estas indicações são agora confirmadas com maior confiança. O fluxo dos raios gama VHE de M 87 é bastante fraco; nenhuma outra galáxia de rádio foi vista até agora nos raios gama VHE, provavelmente porque a maioria está mais distante do que a relativamente próxima M 87.
O que a pequena variabilidade na escala de tempo nos diz
A escala de tempo da variabilidade é um indicador para o tamanho máximo da região de emissão. Como os raios gama da extremidade traseira da região de emissão viajam mais tempo até chegarem a nós, as escalas de tempo da variabilidade não podem ser muito mais curtas do que o tempo que os raios gama requerem para atravessar a região de emissão. Essas medições de variabilidade são frequentemente usadas para restringir o tamanho do local de emissão em objetos distantes, geralmente com maior precisão do que medindo o tamanho do objeto com base na extensão angular no céu. A escala de tempo de variabilidade de alguns dias vista por H.E.S.S. em M 87 é extremamente curto, mais curto que o detectado em qualquer outro comprimento de onda. Isso nos diz que o tamanho da região que produz os raios gama VHE é quase do tamanho do nosso sistema solar (1013 m, apenas cerca de 0,000001% do tamanho de toda a galáxia de rádio M 87). "Isso não é muito maior do que o horizonte de eventos do buraco negro supermassivo no centro da M 87", diz Matthias Beilicke, um H.E.S.S. cientista que trabalha na Universidade de Hamburgo.
Essa observação torna a vizinhança imediata do buraco negro central de M 87 o local mais provável para a produção de raios gama VHE; outras estruturas nos jatos do M 87 tendem a ter escalas maiores. A física dos processos de produção ainda não foi determinada, e mecanismos completamente novos podem ser invocados devido à proximidade do buraco negro que essa descoberta pelo H.E.S.S. equipe demonstrou. É provável que estejamos lidando com um mecanismo de produção diferente do dos Blazars, cujos jatos apontam para nós. Nesta região próxima ao buraco negro, a matéria que é acumulada pelo buraco negro também está criando o jato de plasma relativístico - um processo que geralmente ainda não é totalmente compreendido. Que os raios gama possam escapar dessa região violenta pode parecer surpreendente, mas é possível, já que o buraco negro no M 87 está acumulando matéria a uma taxa relativamente baixa, em comparação com outros buracos negros. Além disso, não se pode excluir que efeitos relativísticos, como os que ocorrem em outras fontes extragalácticas, contribuam em algum nível, mas, como o jato não está apontando em nossa direção, grandes efeitos relativísticos são improváveis.
H.E.S.S. abrindo o caminho
Com esta e as descobertas anteriores de fontes extragalácticas, a H.E.S.S. está liderando o caminho para entender os processos envolvidos na produção desses fótons extraordinariamente energéticos. A rádio galáxia M 87 é um excelente laboratório para estudar o núcleo dessas galáxias, com seus buracos negros supermassivos que atuam como motores para acelerar partículas com energias extremamente altas, emitindo raios gama VHE no processo. Este objeto pode ser estudado e comparado aos Blazars mais numerosos, porém mais distantes, onde o jato obscurece nossa visão da fonte central. Para o M 87, sabemos agora que temos uma visão clara do mecanismo central com o H.E.S.S., levando a um melhor entendimento de todas as fontes de raios gama extragalácticas do VHE.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Sociedade Max Planck
